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本研究では、金属ナノ構造への光照射に伴う局在表面プラズモン共鳴の励起により生成する反応活性種をエネルギー変換に利用することを目指して、金属ナノ構造とワイドバンドギャップ半導体を組み合わせた可視光応答光電極の創生に取り組んでいる。特により高効率な反応制御、および反応系の多様化を目指して、当該電極における電荷移動過程の詳細解明と多色応答物質変換系の確立を目指した検証を進めてきた。
これまでの検証を通じて、p型半導体と金属ナノ構造を組み合わせた可視光応答光カソード電極の確立を達成した。加えて電荷移動過程に関しては、反応を誘起する励起電子が、用いる金属ナノ構造の光学特性に依存して変化するという事実を見出し、かつそれが担持する半導体の電子構造、すなわちフラットバンド電位にも依存するという事実を新たに見出した。これらの得られた知見から、目的とする反応系に応じて金属ナノ構造や半導体を最適化することが可能となった。実際にその知見を基に、反応系の拡大にも成功し、多様な還元反応が進行することを明らかにした。さらには液相反応を利用する新たな光カソード電極の水溶液調製プロセスの確立にも成功し、高効率な光物質変換技術の確立を達成した。
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